换气净化太阳能智能窗系统的制作方法

本发明属于智能门窗技术领域，具体涉及一种能够换气净化的太阳能智能窗系统。

背景技术：

众所周知，环保节能科技是当今国际社会中最受关注的话题之一。一些难以再生的能源紧缺也是世界上大多数国家已经或者将要面临的问题。在美国和其他工业国家,23.5％的总能量应用在照明，取暖和空调。而约50％的能量都通过窗口流失，等同于美国目前的400亿美元国民电费。因此，若能将这些流失的能源好好利用起来，便能节约大量的宝贵资源，同时也能大大减少能源上的开支。

现有技术中有一种低辐射窗户，这种窗户的玻璃提供带有高水平太阳光遮蔽的光控制，这有助于在炎热的季节控制尤其是朝向东西方向的太阳能，比较适合使用在气候寒冷的地方。但是这种低辐射窗户的造价成本高，而且虽然这种窗户在夏季可以节能，可在冬季则需要更多的能量，性价比不高。现有技术中还有一种电致变色窗户，这种窗户在夏季能阻挡阳光，在冬季时可以让阳光制热，但是这种窗户无法同时控制的照明和取暖，价格昂贵，价格是传统窗户的3倍。而且这种窗户的使用寿命短，需要根据建筑寿命更换；另外，智能窗户拥有一个标准的出厂尺寸，现有建筑改造困难。除了上述两种窗户外，现有技术中有一种光伏建筑一体结构，其将将太阳能电池板安装在窗户和墙壁上以达到节能目的，但是这种装置的安装空间有限，且影响建筑美观，其每瓦成本高于屋顶系统，效率低，成本高，不够经济实用。

另外，现有技术中建筑物的窗户一般只具有打开和闭合两种状态，为了净化空气，往往需要在窗户闭合的状态下，使用空气净化设备，这样无法引入室外的新鲜空气，导致室内空气变得浑浊。现有技术中也有安装在窗户上的换气净化装置，但是这样的装置安装麻烦，需要改变原有的窗框结构，更换成本高。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种具有换气净化功能的太阳能智能窗系统。

本发明采用的技术方案是：一种换气净化太阳能智能窗系统，其结构包括智能窗、智能窗帘、控制器、热交换器和存储器；所述智能窗结构包括铝合金窗棱、内侧镀有导电涂层的双层玻璃和窗户滚轮，所述双层玻璃设置在铝合金窗棱内部，所述铝合金窗棱上设置面向室外的室外进气风栅，面向室内设置室内进气风栅和室内出气风栅，所述室外进气风栅和室内出气风栅相对设置并通过隔层间隔开来，所述室外进气风栅内侧设有多功能高效滤网；所述多功能高效滤网一侧的铝合金窗棱上设置滤网更换口，用来更换多功能高效滤网；还包括放电极，所述放电极设置在多功能高效滤网的内侧；所述室内进气风栅的一侧的铝合金窗棱内设置贯流式叶轮和风机马达组成的吸气机构；所述的智能窗帘表面吸收阳光，智能窗帘内设有管道，管道内设有水或防冻液,智能窗帘内的管道连接热交换器和存储器，热交换器和存储器通过信号线连接控制器，控制器通过信号线连接设置于管道上的泵，所述的热交换器分为两部分，一部分为热水汽缸，另一部分为冷水汽缸，热水汽缸内设有加热线圈，冷水汽缸内设有冷却线圈，热水汽缸上设有生活热水出口，冷水汽缸上设有冷水出口，热水汽缸与冷水汽缸之间通过管道连接，管道上设有温水出口，所述的冷却线圈和加热线圈通过管道和热水汽缸、冷水汽缸构成循环回路。

进一步的，所述风机马达、放电极和高压电源及控制器连接，所述高压电源及控制器和设置在铝合金窗棱一侧的低压取电触点连接，用于通过市电给风机马达和放电极供电。

进一步的，所述铝合金窗棱面向室内一侧上设有空气质量传感器；所述双层玻璃的内层玻璃和铝合金窗棱通过开合式玻璃铰链连接。

进一步的，所述管道内的水或防冻液通过热或冷循环回路实现加热和冷却。

所述的智能窗帘可以采用传统的窗帘，窗帘采用防水窗帘材料；所述的高热容量材料为水。

进一步的，所述的太阳能智能窗帘系统至少设有一个热交换器、包含高热容量材料的热存储器，智能窗帘产生的热能存储在热存储器中。

所述的太阳能智能窗帘系统设有控制器和控制阀门来控制管道中液体流速和流动的方向。

进一步的，所述的热水汽缸和冷水汽缸出口端分别通过管道连接智能窗帘内管道进口端，智能窗帘内管道出口端通过管道连接热水汽缸和冷水汽缸进口端。

进一步的，所述的加热线圈在热交换器能补充来自太阳的热能；所述的冷却线圈在热交换器中能补充冷却，智能窗帘吸收的太阳能的热量将被储存在热交换器中提供家庭热水或在夜间给热。

进一步的，所述的智能窗帘顶部设有空心杆，空心杆两端连接旋转接头，两端旋转接头分别连接安装支架，智能窗帘一侧设有管道进口端，智能窗帘另一侧设有管道出口端，智能窗帘中间设有空心块，空心块将进水管道和出水管道隔开，所述的空心杆上设有若干个紧固件和液体流孔；所述的智能窗帘内管道为纵向排列，智能窗帘底部管道连接进水管和出水管。

本发明将空气净化器嵌入到传统窗中，通过充分利用铝合金窗的内部空间结构，创造性地将风机和空气过滤装置整合于两侧窗棱中，利用双层玻璃空隙作为空气进气道，并利用内侧镀有导电层的双层玻璃形成的自然夹层作为静电吸附装置的沉淀极对过滤后的室外空气进行二级处理，极大提高了净化效率。在每个窗户处设有智能窗帘，智能窗帘内设有水管，智能窗帘内的水管连接热交换器和存储器，热交换器和存储器一端通过管道连接水箱，热交换器和存储器另一端通过管道连接总水管，热交换器和存储器与智能窗帘内的水管之间的管道上设有泵，控制器通过信号线连接泵和热交换器和存储器。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

本发明的换气净化智能窗可以在净化空气的同时引入室外新鲜空气，避免了传统空气净化设备使用过程中无法开窗的弊病。同时，克服了传统换气净化装置的安装繁琐的问题，由于安装时不必改变原有窗框结构，具有安装方便，换气净化效果突出，节省空间等优点。本发明将穿过窗户的额外太阳能转化为热能的方法和设备以及能动地控制其流量及储存，为照明、取暖和空调节省了大量能量。本发明包括了控制照明和热能流量的方法和设备，其阳光和热储存器是一种补充照明,取暖和空调的装置，利用通过窗口射入的阳光极具成本效益，可节省大量此类能量损耗。在夏天，通过本装置可将进入建筑物的太阳光产生的过剩热量移到储热器中，储热器可为窗帘和房间降温，也可用于在家用热水器前为水加热，在冬天亦可用于取暖。本发明的照明、通风，窗户的窗帘可以管理光线，因此可以节约照明电能，节约空调作用,安装多元类玻璃窗，达到更好的绝热效果。另外，由于本发明整个系统都在建筑物内部，因此同样适用于天气条件不太恶劣的人类生活环境，而且许多常见的材料都可用于其构造，造价低、使用寿命长、可靠性高、应用范围广，能替换所有现有的窗帘，市场潜力很大。

附图说明

图1是本发明智能窗的结构示意图；

图2是本发明智能窗的横截面图；

图3是本发明智能窗帘的主要结构示意图；

图4是本发明智能窗帘的具体结构实体图；

图5是本发明实施例中在大型建筑物中的系统应用结构示意图；

图6是本发明可拉下窗帘结构中的空心杆结构示意图；

图7是本发明可拉下窗帘结构中的窗帘部分结构示示意图；

图8是本发明可拉下窗帘结构中空心杆的具体结构实体图；

图9是本发明可拉下窗帘结构中窗帘部分的具体结构示意图；

图10是本发明中附图9的a-a结构剖视图；

图11是本发明中附图9的b-b结构剖视图；

图中：1.智能窗帘；2.热交换和存储器；3.控制器；4.窗户玻璃；5.墙壁；6.泵；7.热水气缸；8.冷水气缸；9.生活热水出口；10.加热线圈；11.温水出口；12.冷水出口；13.冷却线圈；14.窗户；15.水箱；16.总水管；17.旋转接头；18.安装支架；19.流进；20.流出；21.空心块；22.空心杆；23.紧固件和液体流孔；24.紧固件通过孔；25.通道定义；26.液体导管；27.大型建筑物窗体；31.铝合金窗棱；32.双层玻璃；33.滤网更换口；34.多功能高效滤网；35.室外进气风栅；36.室内进气风栅；37.室内出气风栅；38.贯流式叶轮；39.风机马达；40.低压取电触电；41.导电涂层；42.放电极；43.铰链；44.空气质量传感器；45.高压电源及控制器；46.窗户滚轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1-3所示，本发明的换气净化太阳能智能窗系统，其结构包括智能窗4、智能窗帘1、控制器3、热交换器和存储器2；所述智能窗4，包括铝合金窗棱31、内侧镀有导电涂层41的双层玻璃32、窗户滚轮46，双层玻璃32设置在铝合金窗棱31内部，铝合金窗棱31上设置面向室外的室外进气风栅35，面向室内设置室内出气风栅37和室内进气风栅36，室外进气风栅35和室内进气风栅36相对设置并通过隔层间隔开来，室外进气风栅35内侧设有多功能高效滤网34，多功能高效滤网34一侧的铝合金窗棱31上设置滤网更换口33，用来更换多功能高效滤网34。放电极42设置在多功能高效滤网4的内侧。

室内进气风栅36的一侧的铝合金窗棱31内设置贯流式叶轮38和风机马达39组成的吸气机构，风机马达39、放电极42和高压电源及控制器45连接，高压电源及控制器45和设置在铝合金窗棱31一侧的低压取电触点40连接，用于通过市电给风机马达39和放电极42供电。铝合金窗棱31面向室内一侧上设有空气质量传感器44。双层玻璃32的内层玻璃和铝合金窗棱31通过开合式玻璃铰链13连接。

本发明的换气净化智能窗的工作原理：

该换气净化智能窗有两项功能：1.室内空气的吸入及净化；2.室外空气的吸入及净化；

通过室外进气风栅35，以及室内出气风栅37调整各自的进风量，可以对进入空气净化系统的室内/外空气量比例进行调节。当室内出气风栅37全闭、室外进气风栅35全开时，装置处于室外空气的吸入及净化状态；当室内出气风栅37全开、室外进气风栅35全闭时，装置处于室内空气的吸入及净化状态。

无论处于以上哪个状态，被风机吸入的空气首先将经过多功能高效滤网4过滤除去大部分颗粒污染物，然后通过放电极42使空气中残存颗粒污染物带上静电。之后，在通过由镀有导电涂层41的双层玻璃极板32形成的电场时，残余带电的颗粒污染物被吸附在电极板上，最后净化后空气从室内进气风栅6排出。

本发明的换气净化智能窗通过低压取电触点40从外部获得电能，通过电源45产生适合于风机马达39的低压电和适合于静电吸附装置的高压电。高压电极分别与双层玻璃内侧的导电涂层41以及位于窗棱中的放电极42相连，低压电极通过控制器与风机相连。风机马达由用户、或连接于控制器的空气质量传感器44控制。当空气质量传感器44检测到室内空气质量低于设定值时，开启风机马达，净化空气。此外，位于室内一侧的双层玻璃安32装有铰链43，用于内层清洁时的开启。

如附图3所示，是本发明的太阳能智能窗帘结构示意图，其结构包含四个主要部分：智能窗帘1、控制器3、热交换器和存储器2，所述的智能窗帘1内设有管道，智能窗帘1内的管道连接热交换器和存储器，热交换器和存储器通过信号线连接控制器3，控制器3通过信号线连接设置于管道上的泵6。太阳能智能窗帘1可像传统的窗帘一样控制照明。此外，它还可将额外的阳光转化为热量。取暖时传递屏幕上的热量，而使用空调时热量将被移除；热交换和存储设备，可以存储热能以加热家庭用水以及控制室内温度，此外，地下供水系统可以用来降低房间温度；热流控制系统，可为照明、取暖/空调优化节能，根据需要能动地为加热和制冷控制热量。本发明太阳能智能窗帘具备传统的窗户功能，能控制室内光线。因此可以节约照明电能。夏季时室外温度高，太阳能智能窗帘能吸收并储存阳光，以防止建筑内部受阳光照射而过热；冬季时室外温度低，太阳能智能窗帘会接收太阳带来的免费热量，通过吸收太阳能，让房间保持温暖。太阳能智能窗帘1只需几秒钟时间就可以控制太阳能光热吸收，利用和储存。太阳能智能窗帘1还可通过传递和吸收热量来控制室温，窗户的大面积可有效地进行热交换而不会使室内产生过热或过冷的区域。本发明的热交换器和存储器2可将阳光产生的热量可以存储在水箱15中。在夏天，给水温度一般要比室温低很多，而水的比热很高是理想的储热介质，低温水可以储存热量降低室温，温水可以用来加热或存储热量直到夜间变凉为止。本发明中的控制器3和循环装置可控制热流，控制器3通过流向或流出纱窗的液体的温度控制闭合循环系统例如流量。本发明管道内采用比热高的液体，如水等。为了防止冬季温度低管道冻结，也可使用防冻液，但因整个系统都在室内，管道冻结的可能性很小。另外由于水的纯净度、清洁度高，因此一旦发生泄漏，也可以很方便的进行清洁。

如图4所示，本发明中的交换器分为两部分，一部分为热水汽缸7，另一部分为冷水汽缸8，热水汽缸7内设有加热线圈10，冷水汽缸8内设有冷却线圈13，热水汽缸7上设有生活热水出口9，冷水汽缸8上设有冷水出口12，热水汽缸7与冷水汽缸8之间通过管道连接，管道上设有温水出口11，所述的冷却线圈13和加热线圈10通过管道和热水汽缸7、冷水汽缸8构成循环回路。热水汽缸7和冷水汽缸8出口端分别通过管道连接智能窗帘1内管道进口端，智能窗帘1内管道出口端通过管道连接热水汽缸7和冷水汽缸8进口端。当水温过高，冷却装置便会开启。热水汽缸7从冷水箱中获得温水，这样既能节省能源又能获得热水。运行加热和冷却线圈13，并分别通过热汽缸7和冷汽缸8进行循环回路可得到额外的热量和冷气。

本发明包括一种制冷功能，假定阳光以45度角照射窗户则功率可达到700瓦每平方米。给水通常很凉，假设为10摄氏度。而期望返回路径的水低于50摄氏度，则对于一个2平方米的窗户来说，(50-10)摄氏度*1卡/克/摄氏度*fr[升/秒]*1克/立方厘米*4.19焦/卡*1000立方厘米/升＝2x0.7千瓦，从而得出fr＝3.1升/分钟。控制系统通过打开冷水箱的水和循环阀门转换到冷水箱热交换器，然后关闭热水箱的水和循环阀门。本发明包括采暖功能，水加热系统将太阳光用于室内保暖，此时将切断冷水箱循环。在空闲房间内产生热量的太阳光可存储在储箱中，为使建筑物其他部分保温，太阳热可补充其他形式的热量，本发明可使用可选循环回路通过前面展示的热水箱进行空调流体循环，可在建筑物中完成加热控制，由于窗户中由大块热交换区域，因此热交换将高效进行，采用本发明后室内无明显温度升高现象，无热区，环境舒适。

本发明的智能窗帘1顶部设有空心杆22，空心杆22两端连接旋转接头17，两端旋转接头17分别连接安装支架18，智能窗帘1一侧设有管道进口端，智能窗帘1另一侧设有管道出口端，智能窗帘1中间设有空心块21，空心块21将进水管道和出水管道隔开，空心杆22上设有若干个紧固件和液体流孔23，窗帘结构的顶部末端打开可安装紧固件。智能窗帘1内管道为纵向排列，智能窗帘1底部管道连接进水管和出水管，智能窗帘1采用防水窗帘材料制成。这种智能窗帘1是一种软百叶帘，这种窗帘可以有很多形状，本实施例中是一种可下拉式的屏，本发明可以轻易替换传统窗帘，带有可供导热液体流经的纹路，纹路的构成需要锯切。循环系统可向屏传递或接收热量。导热液体通过一对旋转接头流向屏，其流经线路是固定的，空心杆22沿着杆的前半部分散布液体并在后半部分收集液体，空心块放置在中间，将入口和出口分开。本发明中所使用的导热液体需要具有高比热，在5-35℃的情况下能在室内有良好效果，无毒，不易燃，一旦泄露不会造成环境污染，可使用水或防冻剂。本发明奖充分利用投向窗户的太阳能，由于本发明可控制太阳光吸收，因此可适当减弱夏季的太阳光吸收以使制冷效果最大化。本发明又一大型建筑空气调节系统的实施例，大型建筑物每个窗户处设有智能窗帘，智能窗帘内设有水管，智能窗帘内的水管连接热交换器和存储器，热交换器和存储器一端通过管道连接水箱，热交换器和存储器另一端通过管道连接总水管，热交换器和存储器与智能窗帘内的水管之间的管道上设有泵，控制器通过信号线连接泵和热交换器和存储器。将储存在高层建筑物中的总水管作为一个高效水库，可用来冷却建筑物，太阳产生的室内热量将排到室外并储存在建筑水箱中，其智能控制器将优化节能，每个房间中的个别控制可作为类似于传统空调设备的装置。